JP5198791B2 - 風力発電システム及びその制御方法及びこれを用いた風力発電所 - Google Patents
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Description
P0=√3×Vs×I0 …(1)
このように構成した風力発電システムの制御装置では、系統側変換器31により電力系統に出力する電力が一定に制御され、発電機側変換器32により直流部の電圧が一定に制御される。直流回路から持ち出される電力は損失分を無視すると電力系統に出力される電力PSと負荷で消費される電力PEの和であるが、直流電圧Edを一定に制御することで、1台あたりの負荷で消費される電力は一定値となる。このため、PEは接続した負荷の数に比例した値となる。これに対して発電機側制御部41'では直流電圧を一定に制御しているため、直流部から持ち出される電力を補う電力を常に発電機から取り出すように発電機側変換器は動作する。従って風力発電機2の軸入力より直流部から持ち出される電力が大きければ風力発電機は減速し、風力発電機の軸入力より直流部から持ち出される電力が小さければ風力発電機は加速することになり、実施例1と同様に負荷の投入量を変化させることで風力発電機の回転速度を調節することが可能になる。
Claims (16)
- 風車と、風力発電機と、風力発電機の交流出力を直流出力に変換する発電機側変換器と該直流出力を交流変換して風力発電機を制御する系統側変換器とを有する風力発電機駆動装置と、前記風力発電機に接続した負荷または発電機を備える風力発電システムにおいて、
前記風力発電機の回転速度を検出して、前記負荷の負荷入力または前記発電機の発電機出力を調整する負荷制御装置と、
前記風力発電機と前記負荷または発電機との総合出力を検出して前記風力発電機と負荷を合わせたシステムの交流出力が一定となるように前記風力発電機駆動装置を制御する発電機側制御装置と、
を設けたことを特徴とする風力発電システム。 - 請求項1において、前記風力発電機駆動装置の少なくとも一方は直流出力の直流電圧が一定となるように制御する制御装置を設けたことを特徴とする風力発電システム。
- 請求項1において、前記負荷制御装置は前記負荷をオンまたは発電機をオフする発電機回転速度レベルHと、前記負荷をオフまたは発電機をオンする前記レベルHより低い発電機回転速度レベルLを有し、前記風力発電機の回転速度がレベルHより高い場合に負荷をオンまたは発電機をオフさせ、回転速度がレベルLより低い場合に負荷をオフまたは発電機をオンする制御手段を設けたことを特徴とする風力発電システム。
- 請求項1において、前記負荷制御装置は前記負荷の容量を増加または発電機の容量を減少する発電機回転速度レベルHと、前記負荷の容量を減少または発電機の容量を増加する前記レベルHより低い発電機回転速度レベルLを有し、前記風力発電機の回転速度がレベルHより高い場合に負荷を増加または発電機の出力を低下させ、回転速度がレベルLより低い場合に負荷を減少または発電機出力を増加させる制御手段を設けたことを特徴とする風力発電システム。
- 請求項1において、前記負荷または発電機は複数の負荷または発電機を組み合わせて、その一部の負荷または発電機は風速を検出して推定される発電電力に見合うように長い周期でオン/オフされ、他の一部の負荷または発電機は風力発電機の回転速度を検出して短い周期でオン/オフされることを特徴とする風力発電システム。
- 請求項5において、前記長い周期でオン/オフされる負荷または発電機は水素製造装置または燃料電池、前記短い周期でオン/オフされる負荷または発電機は製氷機、ヒートポンプ、ヒータまたはディーゼル発電機であることを特徴とする風力発電システム。
- 請求項1において、前記風力発電機の交流出力が定格値を超えないように前記風車の入力トルクを制御するピッチ角制御装置を設けたことを特徴とする風力発電システム。
- 風車と、風力発電機と、風力発電機の交流出力を直流出力に変換する発電機側変換器と該直流出力を交流変換して風力発電機を制御する系統側変換器とを有する風力発電機駆動装置と、前記風力発電機に接続した負荷または発電機を備える風力発電システムの制御方法において、
前記風力発電機と前記負荷または発電機との総合出力を検出して前記風力発電機と負荷を合わせたシステムの交流出力が一定となるように風力発電機駆動装置を制御し、
前記風力発電機の回転速度を検出して、前記負荷の負荷入力または前記発電機の発電機出力を調整することを特徴とする風力発電システムの制御方法。 - 請求項8において、前記風力発電機の回転速度を検出して、前記負荷の負荷入力または前記発電機の発電機出力を調整するために、前記負荷をオンまたは発電機をオフする発電機回転速度レベルHと、前記負荷をオフまたは発電機をオンする前記レベルHより低い発電機回転速度レベルLを設定し、前記風力発電機の回転速度をレベルHとレベルLの間に制御することを特徴とする風力発電システムの制御方法。
- 請求項8において、前記風力発電機の回転速度を検出して、前記負荷の負荷入力または前記発電機の発電機出力を調整するために、前記負荷の容量を増加または発電機の容量を減少する発電機回転速度レベルHと、前記負荷の容量を減少または発電機の容量を増加する前記レベルHより低い発電機回転速度レベルLを設定し、前記風力発電機の回転速度がレベルHより高い場合に負荷をオンまたは発電機をオフさせ、回転速度がレベルLより低い場合に負荷をオフまたは発電機をオンすることを特徴とする風力発電システムの制御方法。
- 請求項8において、前記負荷または発電機は複数の負荷または発電機が組み合わされていて、
前記風力発電機の回転速度を検出して、前記負荷の負荷入力または前記発電機の発電機出力を調整するために、前記風力発電機の回転速度がレベルHを超えると一部の負荷をオンまたは一部の発電機をオフし、回転速度がレベルLを下回ると当該負荷をオフまたは当該発電機をオンし、
前記風速から求められるレベルH1と、レベルH1より低い風速から求められるレベルL1を設定し、前記一部を除く他の負荷または発電機は風速から求められる値が所定値H1より強い場合に当該負荷をオンまた当該発電機をオフし、風速から求められる値が所定値L1より弱い場合に当該負荷をオフまたは当該発電機をオンすることを特徴とする風力発電システムの制御方法。 - 請求項11において、
前記他の一部の負荷は前記H1より低い所定値H2と、前記L1より低い所定値L2を設定すると共に所定値をH1>L1>H2>L2の関係に設定し、
前記平均風速がL2より低い場合には前記他の負荷の全てを停止し、前記平均風速がH1より高い場合には前記他の負荷の全てを運転し、また、風速が次第に強くなっていく場合に、H2より風速が強くなればある負荷のみ運転し、H1より風速が強くなれば前記他の負荷の全てを運転し、逆に風速が次第に弱くなっていく場合に、L1より風速が弱くなれば前記ある負荷を除く負荷を運転し、L2より風速が弱くなれば前記他の負荷の全てを停止することを特徴とする風力発電システムの制御方法。 - 請求項8において、前記負荷または発電機は複数の負荷または発電機が組み合わされ、一部の負荷または発電機は風速に基づく調整により長い周期でオン/オフされ、他の一部の負荷または発電機は前記の回転数に基づく調整により短い周期でオン/オフされることを特徴とする風力発電システムの制御方法。
- 請求項13において、前記長い周期のオン/オフ条件は5〜15分の平均風速により決定することを特徴とする風力発電システムの制御方法。
- 複数の風力発電機に負荷または発電機を設け、複数の風力発電機の総合出力を負荷とする負荷装置を併設する風力発電所において、
各風力発電機はその回転速度を検出してその負荷量または発電量を調節する制御手段と、各風力発電機の出力電力の和が所望の一定値になるように前記負荷装置の負荷を段階的に調整する制御装置を設け、前記一定値の出力電力を連系電力として電力系統に託送することを特徴とする風力発電所。 - 複数の風力発電機に負荷または発電機を設け、複数の風力発電機の総合出力を負荷とする負荷装置を併設する風力発電所において、
前記風力発電機の回転速度を検出して負荷量または発電量を調節する一部の負荷または発電機を当該回転速度を検出する風力発電機の近傍に配置し、
上記以外の負荷または発電機を一括して設置して電力系統への託送電力の変動を抑制するとともに、各風力発電機の出力電力の和が所望の一定値になるように調整する制御装置を設けたことを特徴とする風力発電所。
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